Meiller kevin Projet de bac STI 2D SIN 2012-2013 · Projet de bac STI 2D SIN 2012-2013...
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Obturateur de vidéo projecteur
Meiller kevin
Projet de bac STI 2D SIN 2012-2013
L’OBTUR-A-FOND
L’obturateur de vidéo projecteur
Projet primé aux olympiades
des sciences de l’ingénieur
( 1er
place, académie de Dijon 2012-2013 diplôme en annexe)
Obturateur de vidéo projecteur
Sommaire
Pourquoi ce projet ? (page 3)
Problématique (page 3)
Cahier des charges (page 4)
Achat effectué du matériel (page 5)
Etude du DMX (Digital Multiplexing) (page 5, 6 et 7)
Carte ARDUINO UNO (page 7)
Communications XBEE (page 8)
La sécurité produite par L’XBEE (page 8)
La conséquence de l’XBEE sur la santé (page 8)
Programmation général (page 9)
Alimentation du boitier d’émission (page 9)
Côté écologie (page 9)
Serveur wifi et vue 3D du système (page 10)
finalité du projet (page 10)
Notice de fonctionnement (page 11)
Obturateur de vidéo projecteur
Pourquoi ce projet : Ce projet intituler l’obtur-à-fond et un projet réaliser dans le but de masquer la lumière
instantanément d’un vidéo projecteur, grâce a une commande fonctionnelle à distance dans
plusieurs domaines. Ce projet doit répondre à l’attente du professionnel du spectacle comme au
professionnel du milieu pédagogique.
Dans ce cas la, nous ne pouvons pas couper le vidéoprojecteur instantanément. De plus nous ne pouvons
pas avoir un écran complètement noir ; une lumière restera à moins d’éteindre le système.
Problématique : Dans le domaine pédagogique (salle de conférence, de cours...)
Garder un total attention du locuteur face aux projections numérique.
La non divulgation de donner personnel aux spectateurs.
Ne pas éblouir le présentateur.
Une technologie adapter a l’utilisateur du système.
Dans le domaine artistique (concert, théâtre,…)
Amélioré l’esthétique du spectacle présenter (ne pas éclairé les artistes sortant et entrant de scène).
Garder une faciliter d’installation et du teste du matériel.
Technologie adapter a l’utilisateur du système.
(Cas d’utilisation en Annexe)
Obturateur de vidéo projecteur
Cahier des charges : Exigence
ITEC -S’adapter à plusieurs types de vidéoprojecteurs. -Le design -Respect des normes de sécurité -Respect des normes environnementales. -Un Prix près de 160€
SIN
-Un pilotage DMX possible sans fil pour une diffusion de spectacle vide projeté dans un milieu artistique. -Un pilotage sans fils possible par l’intermédiaire d’une télécommande pour une utilisation dans un milieu un peu plus scolaire ou administratif. -Une adaptation possible sue l’alimentation existante du vidéoprojecteur. -Respect des normes de sécurité et d’impacte sur la Santer
(Diagrammes des cas d’utilisation et carte mentale en Annexe)
Répartition des tâches aux seins du groupe
ITEC (innovation technologique éco-conception)
Thomas Michon :
Etude du module en fonction des composant électronique (cerveaux moteur, cartes électroniques...);
conception 3d ; choix de matériaux ; fixation adaptable sur différents vidéoprojecteurs; design.
Project à réaliser en 70 heurs.
SIN (système d’information numérique)
Bourgeon Pierre :
-Partie commande sans fils (programmation émetteur sans fils recherche de solution communication
entre une télécommande et le module obturateur…), programmation cerveaux moteur, alimentation
énergétiques. Project à réaliser en 70 heurs.
Miller Kevin :
-Partie commande DMX (recherche du mode sans fils utilisé, programmation émetteur sans fils DMX,
programmation du réseau DMX,…), alimentation énergétiques. Project à réaliser en 70 heurs.
(répartition personnelle du temps de travaille en Annexe)
Obturateur de vidéo projecteur
Achat effectué du matériel :
Le coût total de ce Projet s’élève à une somme de 275€ TTC. Cette somme étant supérieure à la
somme annoncé dans le cahier des charges précédant, nous avons utilisé les matériels présents dans
l’établissement qui nous ont permis de dépenser seulement 92.18 € TTC.
Pour un coût réduit si le produit devrait être commercialisé, une production de masse et la création
de carte (pour ne pas utiliser les cartes de développement) permettrai de réduire le coût total.
(Liste détaillée des Achats générales en Annexe)
Chaine d’information et d’énergie : Cette chaine à était réalisée réunissant la totalité du projet. Tous le document ce réfère à ces chaine
grâce aux l’icone présent en au a droite.
Obturateur de vidéo projecteur
Etude du DMX (Digital Multiplexing):
Quesque le DMX ?
Le DMX512 est un protocole de multiplexage de donner (une technique de transmission qui permet
de faire passer plusieurs informations à travers un seule fils, appeler aussi Bus). Il est le plus souvent
utiliser dans le cadre de la gestion lumineuse et dynamique des scènes de spectacle. Il est aussi
utiliser en complément de sonorisation. Ce mode de transmission est élémentaire dans le monde du
spectacle il permet a son régisseur de contrôler l’aspect physique, et la mise en valeur de ces artistes.
Ce protocole répond parfaitement a l’attente du professionnelle dans le cadre du Project.
. (Mise en situation en Annexe)
Caractéristique et fonctionnement
Le DMX512 est un mode de transmission de donner en bus pouvant accueillir jusqu’à 32 matérielle
différent à une porter d’environ 200 Mètre par un câble de transmission, nommer XLR. Ce câble de
transmission procède trois broche 1 = masse ; 2 = data+ (aussi nommée point chaud) ; 3 = data- (aussi
nommée point froid)
Obturateur de vidéo projecteur
Visualisation du signale
Une visualisation du signal a était réaliser à l’oscilloscope afin de comprendre le fonctionnement du
protocole. (La visualisation suivante est une visualisation du canal 1 à 125.)
(visualisons en a l’états 0 et 255 de cette trame en Annexe)
Explication du fonctionnement
Le protocole DMX aussi nommée DMX512 car il est composé de 512 canaux (512 trame).
…
Une trame DMX et comprise entre 0 et 255 bits. Celle-ci procède 1bits de Définition de Trame, 1 bits
de START, 8 bits de Data et 2 bits de Stop.
2 4 8 16 32 64 128 1
Obturateur de vidéo projecteur
Problème suite à l’étude de ce protocole
L’Amplitude du DMX étant comprise entre +12 volt et -7 volt la lecture du signal par une carte type
de développement est compliquer voir impossible. Une carte micro programmable (FEZ PANDA ,
ARDUINO …) lira un signal compris entre 0v et 5v. Pour transposer l’utilisation d’un circuit intégrait
est nécessaire. Après avoir consultés des schémas type, des composants DMX j’ai choisit le circuit
micro intégrait SN75176.
(Schémas de montage en Annexe)
Carte ARDUINO UNO : La carte ARDUINO UNO est une carte de développement à microcontrôleur programmable.
Caractéristique de la carte
Cette carte est composer de 14 broches numériques d'entrées/sorties (dont 6 peuvent être utilisées
en sorties PWM (largeur d'impulsion modulée)), de 6 entrées analogiques (qui peuvent également être
utilisées en broches entrées/sorties numériques, d'un quartz 16Mhz, d'une connexion USB (occupant
le port série en cas de transfert) et d'un connecteur d'alimentation jack de 7 à 12 volts.
(Schémas de la carte en Annexe)
Pourquoi cette carte ?
Contrairement à l’idée de départ qui était d’utiliser une carte FEZ PANDA II comme dans le boitier de
réception présente dans le boitier de réception programmer par Mr.Bourgeon, J’ai utilisé la carte
ARDUINO UNO présente dans le stock de matériel du lycée. La carte ARDUINO UNO a était utiliser car
elle procède des librairies propre au DMX qui permette de développer des programme en c++. (La
carte FEZ PANDA II ce programme en c# et ne procède pas de librairie). Cette carte procède toutes
les qualités recherchées pour le projet.
Programmation
Sur cette carte l’outil de développement de logiciel est crée par le concepteur de la carte (il est
disponible sur le site internet gratuitement). Grace à la librairie DMX de la Carte ARDUINO UNO
intituler DMX sérial on peut vérifier si le montage électronique fonctionner en créant un programme
d’acquisition du DMX en fonction d’un servomoteur (ce programme fut un sucées).
(Programme en Annexe)
Obturateur de vidéo projecteur
Communications XBEE : Les Modules X-Bee Sont utilisés pour transmettre des données sans fils. Il utilise pour cela des
fréquences radio. Chaque X-Bee possède une adresse d’émission et une adresse de réception. Nous
allons pouvoir donner ces adresses avec un programme développé par le concepteur du module.
Un XBEE ne peut émettre est réceptionner simultanément.
Pourquoi ce module ?
Ce module à une porter de 200m se qui double distance de porter car le DMX procède aussi une
porter de 200m. il est peut couteux et nous permet d’utiliser une multitude de récepteur.
(Schémas de l’intégration XBEE en Annexe)
La sécurité produite par L’XBEE : le produit étant sans fils les risque d’accrochage des
câbles pouvant faire chuter le matériel, un artiste, un installateur ou un simple spectateur sont
inexistant.
La conséquence de l’XBEE sur la santé : Cependant, les ondes électromagnétiques comme celle des X-Bee peuvent agir négativement sur
notre santé. Il semble que le risque d’avoir une tumeur au cerveau augmente lors d’une exposition
quotidienne à des ondes notamment chez les enfants. Mais malheureusement, nous sommes
entourés d’ondes électromagnétiques et nous ne pouvons aujourd’hui plus nous en passer.
Le récepteur ici (brancher sur le COM 6)
émet à l’adresse 5678
Et reçois à l’adresse 1234
Le récepteur ici (brancher sur le COM 13)
émet à l’adresse 1234
Et reçois à l’adresse 5678
Obturateur de vidéo projecteur
Programmation général Les programmes suivant sont sur deux cartes différentes. Et programmer en c++ sur l’outil de
développement ARDUINO propre a la carte ARDUINO UNO.
Problème rencontrée suite à l’étude du module XBEE
La vitesse du DMX étant de 250 000 bauds la vitesse, celle de l’XBEE au maximum 125 000 bauds. Il
est impossible de communiquer directement le signale DMX par l’XBEE avec un seul port série.
Solution
Il faut donc utiliser un second port série. La carte ARDUINO ne possèdent qu’un seul port série il faut
donc utiliser une seconde carte. Pour des raisons économique et pratique il est possible de crée un
port série virtuelle sur la carte ARDUINO (Non réaliser en cause du temps imposer), Avec les deux
port série nous allons pourvoir réceptionner le signal DMX512 à 250 000, puis le traiter par
programmation de façon à géré seulement ce que l’on à besoin, pour enfin renvoyer deux états (par
obturateur) à l’aide ASCII en XBEE à une vitesse de 9600 bauds.
(Programme et explication en Annexe) / (Solution de transmission en Annexe))
Serveur wifi et vue 3D du système : Suite à la présentation qui nous à permit de reporter les olympiades des sciences de l’ingénieur de
l’académie de Dijon des améliorations fut proposer pour représenter notre académie aux niveaux
national.
Configuration du serveur THCP/IP
Grace au logiciel sweetlight et de son boitier d’interface proposent un LIVE et une application mobile
Jai pu configurer un serveur à l’aide d’un routeur, d’un ordinateur (qui hébergée le serveur) et
d’autre comme des tablettes, mobile… procèdent l’application et le droit a l’accès de ce serveur.
(Fonctionnement en Annexe)
Configuration d’une vue 3D
Ce logiciel propose aussi une application 3D j’ai alors configurai une mise en situation en réalité
augmenter sur le logiciel 3. Lors que nos obturateur et projecteur fonctionnerons la réalisation 3D
réagit simultanément. (Photo de la réalisation en Annexe)
Obturateur de vidéo projecteur
Alimentation du boitier d’émission : Pour faire fonctionner le système composer de deux cartes un seul transformateur est utile grâce un
système de pontage d’énergie dont la carte ARDUINO UNO dispose.
Grace aux sorti 3v3 et 5v des 3 masse la carte permet d’alimenter tous les composant
Côté écologie : Conception
Le boitier d’émission réalisé par mes soins est issu de la récupération d’un matériel qui était destiné
à la fin de vie, ainsi que le circuit micro intégrait récupéré sur une carte.
Fin de vie du produit
Le boitier d’émission est entièrement recyclable (composer d’abs). Tous les composants
électroniques de ce projet sont facilement récupérables et réutilisable (dans les deux boitiers)
Finalité du projet : La recherche et l’élaboration du prototype de m’on projet mon permit d’acquérir des connaissances
mais aussi de me perfectionner dans le travail d’équipe et l’interaction humain. Ce projet issu de
d’une collaboration entre ITEC et SIN à était mis en situation à paris.
(Schéma de toutes les transmissions en Annexes)
(Photo de la mise en situation en Annexes)
Obturateur de vidéo projecteur
Notice de fonctionnement :
PROCEDURE D’INICIATION DE LA PARTIE INFRAROUGE :
Se munir d’une télécommande Universelle de TV (de signal type RC5)
Brancher le système au réseau EDF (230V)
Actionner le bouton de mise en tension
Quand le dispositif est sous tension, un petit bruit sourd retenti.
Attendre le signal sonore du Buzzer, puis appuyer sur un bouton au choix de votre télécommande universelle.
Maintenant, le système est prêt à l’emploi. Ré-appuyer sur le bouton précédemment pressé pour changer de
position de la lunette d’obturation.
OU
Remarque : Si il y a appuis sur un bouton de la télécommande autre que celui appuyé précédemment, rien de se passe.
PROCEDURE D’INICIATION A LA COMMANDE PAR DMX SANS FIL
Mettre sous tension le boîtier d’émission en branchant l’adaptateur sur secteur.
Connecter le boitier d’émission à une console de lumière après avoir connecté tous les autres
matériels.
Maintenant le système est normalement opérationnel.
Ajuster le curseur sur la console de lumière affecté à l’usage de l’obturateur.
Le changement de position se fait en variant le curseur à ses extremums.
ZZzzz
Obturateur de vidéo projecteur
Annexe
Dans le domaine pédagogique
Dans le domaine artistique
Divulgation de
dossier
personnelle
Impossibilité de
coupée la lumière
sans éteindre le vidéo
en cas de sortie de
scène
Obturateur de vidéo projecteur
Achat
*Carte ARDUINO UNO (en soldes) X2 : http://www.selectronic.fr/carte-arduino-uno.html
prix : 23.32€
*Carte mère FEZ PANDA (en soldes) : http://www.arobose.com/shop/microcontroleurs-robot/78-carte-fez-panda-ii.html
prix : 29,87€
-Température sensor : x1 http://www.arobose.com/shop/capteurs-robot/96-capteur-de-temperature-18b20.html
prix : 4.17€
*Module récepteur infrarouge : x1 http://www.arobose.com/shop/capteurs-robot/232-module-recepteur-infrarouge.html
prix : 4.14€
*Servomoteur : x1 http://www.robotshop.com/ca/servomoteur-hs311-hitec.html
prix : 6.12€
*Module xbee : x2 http://www.lextronic.fr/P20172-module-radio-xbee-xbp24-awi-001.html
prix :38.99€
-Platine de prototipage xbee: x2 http://www.lextronic.fr/P19755-platine-de-prototypage-pour-module-xbee.html
prix : 2.55 €
-xlr : x1 http://www.lextronic.fr/P19507-cable-professionnel-xlr-xlr-male-vers-xlr-femelle-1m-noir.html
prix : 6.80 €
-xlr 10m: http://www.lextronic.fr/P8510-cable-professionnel-xlr-xlr-male-vers-xlr-femelle-10m-noir.html
prix : 14.90 €
-Port xlr male : x5 http://www.lextronic.fr/P9158-fiche-xlr-male-nickelee-3-broches-pour-chassis.html
prix : 3.50€
-Port xlr femelle : x5 http://www.lextronic.fr/P9157-fiche-xlr-femelle-nickelee-3-broches-pour-chassis.html
prix : 3.50€
-Alimentation en T : x1 http://fr.farnell.com/volex/17268a/power-cord-iec60320c-13-14-6ft/dp/1232218
prix : 10.53 €
-KIT D’alimentation : x2 http://www.conradpro.fr/ce/fr/product/190822/Alimentation-entre-230-VAC-sortie-9-VDC-500-mA-
Conrad/SHOP_AREA_19226&promotionareaSearchDetail=005
prix : 17.52 €
*fiche mal alimentation : x1 et - fiche mal alimentation : x1 http://www.conradpro.fr/ce/fr/product/741126/Fiche-mle-Cei-Plate-16-A-noire-Kaiser-
76763swC/SHOP_AREA_19208&promotionareaSearchDetail=005
prix : 2.17 €
-bouton : X1m http://www.conradpro.fr/ce/fr/product/701351/Interrupteur-levier-2-x-OnOn-250-VAC-3-A-L-x-l-x-H-12-x-11-x-95-
mm/SHOP_AREA_19196&promotionareaSearchDetail=005
prix : 0.71 €
Total approximatif : 275 € Totale sans la récupération : 92.18 €
- : A commander * : en stocke au lycée
Obturateur de vidéo projecteur
Quesque le DMX ?
Le DMX va permettre sur cette lyre de contrôlé les
couleurs, la luminosité, les robots, les moteur, focus… Ce
genre de lyre utilise plusieurs canaux (ici 6).
Les matérielle utilisant le DMX vont tous utiliser un mode
de réglages des canaux qui leurs est destinés. (Afficheur
7 segment pour la lyre, système de clips pour projecteur
classique)
Obturateur de vidéo projecteur
Visualisation du signale
Visualisation du canal 1 à la valeur 0.
Les 8 bits sont ici égale à 0
0.0.0.0.0.0.0.0
1.1.1.1.1.1.1.1
Visualisation du canal 1 à la valeur
255.
Les 8 bits sont ici égale à 1
Tous les bits dont à l’état
1 :
1+2+4+8+16+32+64+128=255
Obturateur de vidéo projecteur
Problème suite à l’étude de ce protocole
Caractéristique de la carte
-7 v +12v 0v +5v
Schématisation du montage du composant d’adaptation de tension du signal DMX512 pour une carte de développement.
Sur ce schéma la prise jack
secteurs n’est pas
représenter.
Obturateur de vidéo projecteur
Programmation
Carte ARDUINO n°1
Appelle des librairies DMX et du
servomoteur
Définition des attache de lecture
et d’envoie
Marche du servomoteur en
fonction du DMX. (Canal 1)
Visualisation de
compilation.
Port USB de connexion de la
carte
Obturateur de vidéo projecteur
Pourquoi ce module ?
Solution
X BEE situer en bas envoi un « O » ou un grand « F » en ASCII, en fonction de la valeur du DMX.
Ici l’XBEE envoi ici un O qui permettra d’ouvrir le cache
Obturateur de vidéo projecteur
Programme en de la réception et de la modification du signale DMX à 250 000 bauds
Introduction de la librairie DMX
Définition des pates de
transmission
Lecture des canaux 4 et 1,
création de leurs conditions
en fonction d’une valeur
comprise entre 0 et 255.
Création de deux états
en fonction de la
condition annoncer
précédemment et
envoie sur leurs broches
défini.
Programme exécuté en boucle
Obturateur de vidéo projecteur
Carte ARDUINO n° 2
Définition de la vitesse
d’envoie en bauds
Transformation de l’état
haut est bas précédemment
programmer en O et F en
ASCII de la 1er transmission.
La led ici permet de vérifier
que le système est bien
opérationnel.
Transformation de l’état
haut est bas précédemment
programmer en O et F en
ASCII de la 2nd transmission.
Programme exécuté en boucle
Obturateur de vidéo projecteur
Configuration du serveur THCP/IP
Configuration d’une vue 3D
Deux obturateur son ici
mi en situation, ceux-ci
sont mobile en fonction
de l’action DMX exercer
sur le prototype.
Le Pc héberge le serveur 192.168.133.1 il attribue un
adressage IP à chaque matériel voulant ce connecter à
la TREDNET après qu’il ce soit attribuer lui-même une
adresse.